ВЛИЯНИЕ ТОНКОГО HVOF-ПОКРЫТИЯ CR₃C₂-NICR НА ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЕМПЕРАТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ТРУБ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ КОТЛА БКЗ-320-140

В работе проведён анализ влияния газотермических покрытий на основе Cr₃C₂- NiCr, полученных методом высокоскоростного газопламенного напыления (HVOF), на теплофизические характеристики труб ширмовых пароперегревателей котлоагрегата БКЗ-320- 140. Рассмотрено влияние защитного покрытия на процессы теплопередачи, включая конвективный и радиационный теплообмен, а также на температурное состояние металла в условиях высокотемпературного воздействия дымовых газов. Расчёт температурного поля выполнен методом конечных элементов в программном комплексе ELCUT 6.6 с учётом нестационарного режима теплопередачи. В ходе моделирования учтены реальные эксплуатационные параметры, включая давление и температуру пара, скорость потоков и теплофизические свойства материалов. Установлено, что наличие покрытия приводит к незначительному увеличению суммарного термического сопротивления системы «стенка трубы – покрытие». При этом влияние покрытия на температурный режим труб и плотность теплового потока остаётся минимальным. Показано, что применение покрытий Cr₃C₂-NiCr позволяет повысить коррозионно-эрозионную стойкость поверхностей нагрева без существенного снижения теплотехнической эффективности котлоагрегата в реальных условиях эксплуатации. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании, модернизации и оптимизации энергетического оборудования тепловых электростанций в промышленной энергетике Казахстана.

1. International Energy Agency. World Energy Outlook 2023. Paris: IEA, 2023. 524 p.

2. Министерство энергетики Республики Казахстан. Топливно-энергетический баланс Республики Казахстан. Астана, 2022. – 120 с.

3. Samruk-Energy JSC. Annual Report 2022. Astana, 2023. – 180 p.

4. Viswanathan R. Damage mechanisms and life assessment of high-temperature components. Materials Park: ASM International. – 1989. – 500 p. https://doi.org/10.31399/asm.tb.dmlahtc.9781627083409.

5. Stringer J. High temperature corrosion of metals / J. Stringer // Materials Science and Technology. – 1987. – Vol. 3. – P. 482-493. https://doi.org/10.1080/02670836.1987.11782259.

6. Ненашев А.А. Моделирование и исследование топочно-горелочных процессов энергетических паровых котлов: дис. ... канд. техн. наук. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2023. – 150 с.

7. Oka Y. Erosion and corrosion behavior of boiler tubes / Y. Oka, Y. Mihara, M. Yamamoto // Wear. – 2005. – Vol. 258. – P. 177-185. https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.09.004.

8. Reed R.C. The Superalloys: Fundamentals and Applications / R.C. Reed // Cambridge: Cambridge University Press. – 2006. – 372 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511541285.

9. Герасимова Н.П. Золовой износ поверхностей нагрева котлоагрегатов / Н.П. Герасимова // iPolytech Journal. – 2020. – Т. 24, № 3(152). – С. 596-605. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-3-596-605.

10. Modest M.F. Radiative Heat Transfer / M.F. Modest // 3rd ed. Academic Press. – 2013. – 928 p.

11. Role of thermal spray processing method on the microstructure, residual stress and properties of coatings / S. Sampath et al // Surface and Coatings Technology. – 2003. – Vol. 201. – P. 1979- 1989. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.08.023.

12. Hydrophilic modification of expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) by atmospheric pressure glow discharge (APG) treatment / E. Njatawidjaja et al // Surface and Coatings Technology. – 2006. – Т. 201, № 3-4. – Р. 699-706. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.12.017.

13. Myung H.S. A study on the synthesis and formation behavior of nanostructured TiN films by copper doping / H.S. Myung, J.G. Han, J.H. Boo // Surface and Coatings Technology. – 2004. – Vol. 177-178. – P. 404-408. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2003.09.016.

14. Jackson R.L. A multi-scale model for contact between rough surfaces / R.L. Jackson, J.L. Streator // Wear. – 2006. – Vol. 261. – No. 11-12. – P. 1337-1347. https://doi.org/10.1016/j.wear.2006.03.015.

15. Singh S. A review on protection of boiler tube steels with thermal spray coatings from hot corrosion / S. Singh, K. Goyal, R. Bhatia // Materials Today: Proceedings. – 2022. – Vol. 56. – P. 379-383. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.01.219.

16. Thermal spray coatings on high-temperature oxidation and corrosion applications – A comprehensive review / V. Lakkannavar et al // Results in Surfaces and Interfaces. – 2024. – Vol. 16. – Article 100250. https://doi.org/10.1016/j.rsurfi.2024.100250.

17. High Temperature Corrosion Resistant and Anti-slagging Coatings for Boilers: A Review / K. Khantisopon et al // High Temperature Corrosion of Materials. – 2024. – Vol. 101, Suppl. 1. – P. 1- 55. https://doi.org/10.1007/s11085-024-10251-0.